申请/专利权人：中铁工程装备集团有限公司

申请日：2019-04-18

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN109915153B

主分类号：E21D9/06

分类号：E21D9/06;E21D11/18;E21D9/14

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2019.07.16#实质审查的生效;2019.06.21#公开

摘要：本发明公开了一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统及施工方法，解决了现有技术中盾构机在较为软弱破碎的围岩处，采用初支与二衬的支护方式下，盾构机推进困难的问题。本发明包括盾构主梁和设置在隧道内的回填仰拱，盾构主梁的底部设有推进油缸，推进油缸的一端与盾构主梁铰接、另一端设有推进承力构件；回填仰拱上设有仰拱回填模板，推进承力构件与仰拱回填模板相配合。本发明通过推进油缸的伸缩运动，推进承力构件与仰拱回填模板的卡槽配合实现推进系统的换步，在采用初支与二衬的支护方式下，实现在较为软弱破碎的围岩处盾构机有效推进，提高掘进效率；仰拱回填模板面向浇筑侧设计凹凸结构，可以有效分散推进反力，提高支撑和推进效果。

主权项：1.一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，包括盾构主梁（4）和设置在隧道内的回填仰拱（6），其特征在于：所述盾构主梁（4）的底部设有推进油缸（8），推进油缸（8）的一端与盾构主梁（4）铰接、另一端设有推进承力构件（9）；所述回填仰拱（6）上设有仰拱回填模板（5），推进承力构件（9）与仰拱回填模板（5）相配合;所述仰拱回填模板（5）与回填仰拱（6）共同浇筑在一起，仰拱回填模板（5）上等距设有若干个卡槽（10），推进油缸（8）的行程大于相邻两个卡槽（10）之间的距离；所述仰拱回填模板（5）的底部设有若干个均匀分布的凸台（11）。

全文数据：一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统及施工方法技术领域本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统及施工方法。背景技术采用盾构机进行隧道施工时，推进系统为盾构机的前进提供动力，对于常规盾构，若采用预制管片支护，推进的支撑反力作用在拼装完成的预制管片上；对于敞开式盾构，一般围岩较为完整，推进力可由后部撑靴系统提供。但对于围岩较为软弱破碎的地层，在采用初支与二衬的支护方式下，推进力没有预制管片作为支撑，同时由于围岩较为软弱破碎难以设置撑靴推进系统，盾构机的推进力的支撑方式是一个设计难题，本发明基于初支与二衬的支护方式，公开了一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统及施工方法。发明内容针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统及施工方法，解决了现有技术中盾构机在较为软弱破碎的围岩处，采用初支与二衬的支护方式下，盾构机推进困难的问题。本发明的技术方案是这样实现的：一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，包括盾构主梁和设置在隧道内的回填仰拱，所述盾构主梁的底部设有推进油缸，推进油缸的一端与盾构主梁铰接、另一端设有推进承力构件；所述回填仰拱上设有仰拱回填模板，推进承力构件与仰拱回填模板相配合。所述仰拱回填模板与回填仰拱共同浇筑在一起，仰拱回填模板上等距设有若干个卡槽，推进油缸的行程大于相邻两个卡槽之间的距离。所述卡槽朝向掘进方向的一侧设有坡型面、另一侧为卡定面，推进承力构件与卡槽的配合确保盾构主梁进行单向运动。所述仰拱回填模板的底部设有若干个均匀分布的凸台。所述推进承力构件包括连接座，推进油缸对称设置在连接座的两侧，连接座上设有卡轴，卡轴与卡槽相配合，连接座的外侧设有浮动轮对。所述盾构主梁上设有用于吊运仰拱回填模板的转运吊机。一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统的施工方法，包括如下步骤：S1：将仰拱回填模板设有凸台的一端与回填仰拱共同浇筑在一起；根据盾构机总推进力的需求，在隧道轴线左右侧和前后侧设置多组回填仰拱；S2：将推进承力构件安装在仰拱回填模板上的卡槽中，然后连接推进油缸；将其他部件调试至工作状态；S3：盾构机掘进时，推进油缸伸缩，在推进承力构件和仰拱回填模板的配合作用下，推动盾构主梁向前移动，进而实现盾体的向前移动；S4：随着盾构机的前行，当后部仰拱回填模板完全露出至主梁后部时，在转运吊机的辅助下，对仰拱回填模板进行脱模，并将仰拱回填模板转运至前部仰拱回填区，为下一次仰拱回填做好准备；S5：重复步骤S1~S4，直至完成整个隧道的开挖。在步骤S3中，推进油缸收缩时，推进油缸缸头带动推进承力构件从仰拱回填模板上的卡槽内沿坡型面脱出，并落入下一个卡槽中；推进油缸伸出时，推进推进承力构件顶紧在卡槽中，通过推进油缸的伸缩运动与仰拱模板上的卡槽配合，为盾构机掘进提供支撑反力，并实现推进系统的换步。本发明通过推进油缸的伸缩运动，推进承力构件与仰拱回填模板的卡槽配合实现推进系统的换步，在采用初支与二衬的支护方式下，实现在较为软弱破碎的围岩处盾构机的有效推进，提高掘进效率；仰拱回填模板面向浇筑侧设计凹凸结构，可以有效分散推进反力，提高支撑和推进效果。本发明为一种新的盾构机推进力的支撑方式，是盾构推进的一大创新，具有较高的推广价值。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本发明整体结构示意图。图2为图1中A处局部放大图。图3为本发明横向截面图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，实施例1，一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，包括盾构主梁4和设置在隧道内的回填仰拱6，隧道依次分为盾构开挖区1、初支区2和仰拱二衬施做区3，回填仰拱6设置在仰拱二衬施做区3后部，盾构开挖区1范围内盾构完成开挖，由螺旋输送机或皮带机进行出渣，主梁4与尾盾内部支撑构件连接，初支区2范围内设置钢拱架安装机、锚杆钻机、喷浆机械手完成盾尾裸露区的初步支护。仰拱二衬施做区3范围内进行仰拱二衬支护，同时完成推进动作。所述盾构主梁4的底部设有推进油缸8，推进油缸水平设置，其伸缩方向与掘进方向一致。推进油缸8的一端与盾构主梁4铰接、另一端设有推进承力构件9；推进承力构件9位于盾构主梁的下方，用于承载主梁，推进承力构件9与盾构主梁接触连接。所述回填仰拱6上固定设有仰拱回填模板5，推进承力构件9与仰拱回填模板5相配合。在推进油缸的作用下，推进承力构件9配合仰拱回填模板5，推动盾构主梁向前移动，盾构主梁带动盾体向前移动。进一步，所述仰拱回填模板5与回填仰拱6共同浇筑在一起，仰拱回填模板5上等距设有若干个卡槽10，卡槽10位于同一高度上，推进油缸8的行程大于相邻两个卡槽10之间的距离。推进承力构件9顶推在卡槽内。推进油缸油缸杆收缩时，推进油缸缸头带动推进承力构件从仰拱回填模板上的卡槽内沿斜面脱出，并落入下一个卡槽中，推进油缸油缸杆伸出时，推进油缸推出推进承力构件，并顶紧在卡槽中，为盾构机掘进提供支撑反力。如图2-3所示，实施例2，一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，所述卡槽10朝向掘进方向的一侧设有坡型面、另一侧为卡定面，坡型面为斜面，便于推进承力构件9被推出卡槽，卡定面为阻挡面，阻止推进承力构件9从另一侧顶出，推进承力构件9与卡槽10的配合确保盾构主梁4进行单向运动。所述仰拱回填模板5的底部设有若干个均匀分布的凸台11。即仰拱回填模板面向浇筑侧设计凹凸结构，可以有效分散推进反力，将推进力集中到盾构主梁上，提高推进效率。进一步，所述推进承力构件9包括连接座9-1，盾构主梁位于连接座的上方，两者接触连接。推进油缸8对称铰接在连接座9-1的两侧，连接座9-1上设有卡轴9-2，卡轴可与连接座转动连接，卡轴承载盾构主梁，卡轴9-2与卡槽10相配合，连接座9-1的外侧设有浮动轮对7，减小推进承力构件的阻力。所述盾构主梁4上设有用于吊运仰拱回填模板5的转运吊机12。转运吊机12对主梁后部的仰拱回填模板进行起吊并转运至前部仰拱回填区，为下一次仰拱回填的浇筑做准备，实现重复利用、连续施工，提高工作效率。其他结构与实施例1相同。一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统的施工方法，包括如下步骤：S1：将仰拱回填模板设有凸台的一端与回填仰拱共同浇筑在一起；根据盾构机总推进力的需求，在隧道轴线左右侧和前后侧设置多组回填仰拱；S2：将推进承力构件安装在仰拱回填模板上的卡槽中，然后连接推进油缸；将其他部件调试至工作状态；S3：盾构机掘进时，推进油缸伸缩，在推进承力构件和仰拱回填模板的配合作用下，推动盾构主梁向前移动，进而实现盾体的向前移动；S4：随着盾构机的前行，当后部仰拱回填模板完全露出至主梁后部时，在转运吊机的辅助下，对仰拱回填模板进行脱模，并将仰拱回填模板转运至前部仰拱回填区，为下一次仰拱回填做好准备；S5：重复步骤S1~S4，直至完成整个隧道的开挖。在步骤S3中，推进油缸收缩时，推进油缸缸头带动推进承力构件从仰拱回填模板上的卡槽内沿坡型面脱出，并落入下一个卡槽中；推进油缸伸出时，推进推进承力构件顶紧在卡槽中，通过推进油缸的伸缩运动与仰拱模板上的卡槽配合，为盾构机掘进提供支撑反力，并实现推进系统的换步。其他结构与实施例2相同。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，包括盾构主梁（4）和设置在隧道内的回填仰拱（6），其特征在于：所述盾构主梁（4）的底部设有推进油缸（8），推进油缸（8）的一端与盾构主梁（4）铰接、另一端设有推进承力构件（9）；所述回填仰拱（6）上设有仰拱回填模板（5），推进承力构件（9）与仰拱回填模板（5）相配合。2.根据权利要求1所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，其特征在于：所述仰拱回填模板（5）与回填仰拱（6）共同浇筑在一起，仰拱回填模板（5）上等距设有若干个卡槽（10），推进油缸（8）的行程大于相邻两个卡槽（10）之间的距离。3.根据权利要求1或2所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，其特征在于：所述卡槽（10）朝向掘进方向的一侧设有坡型面、另一侧为卡定面，推进承力构件（9）与卡槽（10）的配合确保盾构主梁（4）进行单向运动。4.根据权利要求3所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，其特征在于：所述仰拱回填模板（5）的底部设有若干个均匀分布的凸台（11）。5.根据权利要求1或4所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，其特征在于：所述推进承力构件（9）包括连接座（9-1），推进油缸（8）对称设置在连接座（9-1）的两侧，连接座（9-1）上设有卡轴（9-2），卡轴（9-2）与卡槽（10）相配合，连接座（9-1）的外侧设有浮动轮对（7）。6.根据权利要求5所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统，其特征在于：所述盾构主梁（4）上设有用于吊运仰拱回填模板（5）的转运吊机（12）。7.一种如权利要求1所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统的施工方法，其特征在于：包括如下步骤：S1：将仰拱回填模板设有凸台的一端与回填仰拱共同浇筑在一起；根据盾构机总推进力的需求，在隧道轴线左右侧和前后侧设置多组回填仰拱；S2：将推进承力构件安装在仰拱回填模板上的卡槽中，然后连接推进油缸；将其他部件调试至工作状态；S3：盾构机掘进时，推进油缸伸缩，在推进承力构件和仰拱回填模板的配合作用下，推动盾构主梁向前移动，进而实现盾体的向前移动；S4：随着盾构机的前行，当后部仰拱回填模板完全露出至主梁后部时，在转运吊机的辅助下，对仰拱回填模板进行脱模，并将仰拱回填模板转运至前部仰拱回填区，为下一次仰拱回填做好准备；S5：重复步骤S1~S4，直至完成整个隧道的开挖。8.根据权利要求5所述的由仰拱回填区提供反力支撑的推进系统的施工方法，其特征在于：在步骤S3中，推进油缸收缩时，推进油缸缸头带动推进承力构件从仰拱回填模板上的卡槽内沿坡型面脱出，并落入下一个卡槽中；推进油缸伸出时，推进推进承力构件顶紧在卡槽中，通过推进油缸的伸缩运动与仰拱模板上的卡槽配合，为盾构机掘进提供支撑反力，并实现推进系统的换步。

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